Parametric investigation of railway fastenings into the formation and mitigation of short pitch corrugation

Short pitch corrugation has been a problem for railways worldwide over one century.In this paper,a parametric investigation of fastenings is conducted to understand the corrugation formation mechanism and gain insights into corrugation mitigation.A three-dimensional finite element vehicle-track dynamic interaction model is employed,which considers the coupling between the structural dynamics and the contact mechanics,while the damage mechanism is assumed to be differential wear.Various fastening models with different configurations,boundary conditions,and parameters of stiffness and damping are built up and analysed.These models may represent different service stages of fastenings in the field.Besides,the effect of train speeds on corrugation features is studied.The results indicate:(1)Fastening parameters and modelling play an important role in corrugation formation.(2)The fastening longitudinal constraint to the rail is the major factor that determines the corrugation formation.The fastening vertical and lateral constraints influence corrugation features in terms of spatial distribution and wavelength components.(3)The strengthening of fastening constraints in the longitudinal dimension helps to mitigate corrugation.Meanwhile,the inner fastening constraint in the lateral direction is necessary for corrugation alleviation.(4)The increase in fastening longitudinal stiffness and damping can reduce the vibration amplitudes of longitudinal compression modes and thus reduce the track corrugation propensity.The simulation in this work can well explain the field corrugation in terms of the occurrence possibility and major wavelength components.It can also explain the field data with respect to the small variation between the corrugation wavelength and train speed,which is caused by frequency selection and jump between rail longitudinal compression modes.

基于LSTM的船舶纵摇极短期预报

为船舶航行决策相关设备的精度校准提供数据支持,保障船舶安全航行及船用设备的稳定运行具有重要意义。传统水动力学分析方法难以精确、高效地预报船舶的非线性运动。为了提高船舶极短期预报的精度,分别构建单特征和多特征输入的长短期记忆人工神经网络(LSTM)模型,对船舶在波浪中的纵摇运动进行研究和预测,分析了运动参数和波浪参数对模型预报精度的影响,并对输入参数的时间间隔和模型训练数量等参数展开分析。结果表明,该方法在单特征输入情况下有效预测时间可达6 s,在多特征输入的情况下有效预测时间可达12 s,验证了LSTM算法对船舶在波浪中的纵摇运动进行极短期预报的可行性。

超短基线系统定位精度改进方法研究

超短基线(USBL)定位过程中的定位精度受多种因素影响,作为众多影响因素中的一种,基阵阵型的设计对于超短基线定位系统的定位精度影响尤为严重。针对基阵阵型在超短基线定位中的作用,本文开展了基于基阵阵型设计的数据融合改进方法,该改进方法将各基本阵列构型的初步定位结果进行融合并将融合结果作为最终定位结果。将本文提出改进方法应用于超短基线系统定位中,并通过误差的平均值与标准差对试验结果进行比对,试验结果表明:相比于其他阵型的系统,本文改进USBL系统的定位精度更高,体现了本文方法的优越性。

绕组节距对零序电抗的影响及零序电压存在性判断方法

图解了绕组节距对零序电抗取值的影响,归纳了零序电压是否存在的判断方法。主要结论请见本文结论部分。

短节式多相流量计在海洋工程中的应用研究

为了应对多相流测量对海洋边际油气田工程开发的制约,通过对短节式多相流量计应用特点、测量原理、产品性能、设计选型、安装要求、经济性研究等关键技术问题进行研究分析,提出三种适用于油、气、水三相混合介质实时测量的工艺方案,综合实施难度、资源获取、工期、经济性、风险控制等因素的对比分析,研究出短节式多相流量计在不同海域适用于不同井口数量的油气田开发方案,及最优经济性配置数量,确定了短节式多相流量计在常规油气田和边际油气田中的应用方案,有效地解决了海洋石油工程开发中工艺流程复杂、计量设施占用空间大、投资成本高、人工操维不便等难题,相关经验和方法可供今后同类海洋工程项目参考。

基于Matlab的基音周期检测

基音周期检测是语音信号处理的重要内容,在语音合成、编码和识别中发挥着重要作用。短时自相关函数法和倒谱法是基音周期检测的常用算法。为对比短时自相关函数法和倒谱法的检测性能,在分析两种算法基本原理的基础上,采用Matlab仿真平台对两种算法建模。仿真结果表明,倒谱法与短时自相关函数法估算出的基音周期精度相近,均有较好的基音周期检测效果。

无刷双馈电机的工作原理及电磁设计

无刷双馈电机是一种新型感应电机,它在风机和水泵的调速节能驱动方面有着广泛的应用前景。该文详细分析了电机的基本工作原理,推导出了电机的转速、电磁功率和转子感应频率等计算公式。在对谐波进行分析的基础上,提出了采用交叉短距式定子绕组和调整转子导条分布的方法来抑制高次谐波。最后结合电机设计实例,详细阐述了其电磁设计理论和设计方法。

真分数槽集中绕组相带谐波比漏磁导系数研究

针对真分数槽集中绕组(PFCW)相带谐波比漏磁导系数无图可查的问题,提出了用"双星形图"法计算真分数槽集中绕组的谐波绕组分布系数,总结得出了PFCW分布系数的通用解析表达式。研究了PFCW的短距系数,分布系数与绕组系数周期变化规律。通过分析PFCW的谐波磁动势,绘制了真分数槽集中绕组电机常见q值的60°相带谐波比漏磁导系数曲线图,为今后计算PFCW的谐波漏抗系数提供了依据。利用"双星形图"法计算了假分数槽60°相带谐波比漏磁导系数,与现有60°相带谐波比漏磁导系数曲线图进行对比,两者非常吻合,验证了所提出的"双星形图"法计算真分数槽集中绕组60°相带谐波比漏磁导系数的理论正确性。

蠕滑力饱和条件下钢轨吸振器抑制短波波磨的理论研究

在一定条件下,钢轨吸振器对钢轨短波波磨具有良好的预防和抑制作用。然而,其抑制机理尚不明确。从蠕滑力饱和条件下,轮轨摩擦耦合自激振动引发钢轨短波波磨的角度,研究了钢轨吸振器抑制短波波磨的作用机理。理论分析结果显示钢轨吸振器的抑制频率区间与钢轨短波波磨的发生频率相重合。并且,钢轨吸振器能有效降低轮轨系统的摩擦自激振动强度,减小轮轨间法向接触力的波动幅度,进而能预防和抑制钢轨短波波磨的产生和发展。增大钢轨吸振器与轨腰之间的连接阻尼和连接刚度能增加轮轨系统的振动稳定性,有利于降低轨面发生短波波磨的可能性。

车用轮毂式永磁无刷直流电动机的设计

对轮毂式永磁无刷直流电机的拓扑结构和运行原理进行了研究,给出了一种分数槽电机选取极数和槽数配合减小自定位转矩的一般方法;为进一步提高电机内部空间利用率和电机效率,提出了一种双层短距的绕组连接方式。其次,对二维场路耦合时步有限元法理论进行了阐述,并使用该方法对样机进行了分析,给出了计算仿真结果。最后,通过试验验证了对样机的设计和分析。

自动门用永磁无刷直流电动机的设计

对永磁无刷直流电机的拓扑结构和运行原理进行了研究,给出了一种分数槽电机选取极数和槽数配合减小自定位转矩的方法。为进一步提高电机内部空间利用率,提出了一种双层短距的绕组连接方式。在考虑整个无刷直流电动机系统工作的情况下,以端电压为输入量,采用场路耦合时步有限元法,对一台六极永磁无刷直流电动机的瞬态电磁场进行了计算和仿真分析,并以样机驱动系统作为试验平台,完成了试验验证工作。仿真和试验结果充分证明了所提出方法的正确性和有效性。该电机的应用会加快永磁无刷直流电机在工业领域中的推广、普及,也展示出了其广阔的发展前景。

基于实测的低矮房屋屋面风压极值计算方法

探讨了低矮房屋实测风压的极值计算方法,以便为建筑抗风设计提供重要依据.基于同济大学土木工程防灾国家重点实验室在上海浦东国际机场附近海岸边建造的风工程实测基地(包括一栋坡角连续可调的低矮试验房和高分别为10和40 m的测风塔)的现场实测数据,分析了良态气候条件下低矮房屋表面风压的分布特性,并探讨了由短时距样本估计长时距下极值的计算方法对实测风压极值估计的可靠性.研究表明:屋面来流分离区实测风压表现出明显的非高斯性,其概率分布与Gamma分布和对数正态分布符合较好;将屋盖风压时程划分成若干子段时,利用极值Ⅰ型分布参数转换关系计算风压极值,估计极值比观察极值法的结果更准确,且最佳观察时距可由自相关分析确定;以该最佳观察时距划分单个子段风压样本,实测观察极值基本服从极值Ⅰ型分布,估计极值能较准确地给出实测时程极值,表明基于极值I型的短时距极值估计方法合理、有效.

短距绕组轴向磁阻式旋转变压器的优化分析

为了降低测量误差,提出了一种具有分布式绕组的轴向磁阻式旋转变压器,并对一些结构参数进行了相应的优化分析。说明了这种新型旋转变压器的结构组成,在每极每相齿数不同的情况下,应用磁路解析法推导了函数误差的变化规律;运用有限元分析法研究了气隙以及极对数改变时对信号绕组的输出电势产生的影响。分析结果表明,结构参数的改变会引起输出电势的幅值以及函数误差的变化。通过优化分析,提高了这种具有分布式绕组的轴向磁阻式旋转变压器的测量精度,为样机的制作提供理论依据。

小词汇量孤立词语音识别系统多种特征组合参数的选择方法研究

针对语音识别系统的多种语音特征参数进行了阐述,详细分析了语音特征参数中反映语音特性和说话人特征的美尔倒谱参数(MFCC)、差分美尔倒谱参数(ΔMFCC,Δ2 MFCC)、语音短时能量(Eg)以及语音基音周期参数(Ts)。在不同特征参数阶数下,将多种特征参数进行组合并将组合特征参数分别通过基于矢量量化(VQ)算法的语音识别系统进行验证,实验结果表明,在小词汇量孤立词语音识别系统中,基于MFCC、ΔMFCC、Eg和Ts的组合特征参数既能够较好的反应语音的动静态特性又对不同说话人的语音具有良好的区分度,为语音特征参数的研究提供了重要参考。

短切炭纤维增强沥青基C/C复合材料的组织特征

利用新型、高效的模压半炭化成型工艺,在大气环境下制备出了短切炭纤维增强沥青基C/C复合材料制品,并借助光学显微镜和扫描电镜对其微观组织和断口形貌进行了观察。通过分析,解释了短切炭纤维增强沥青基C/C复合材料中炭纤维损伤的形成机制,提出了作为增强体相的短切炭纤维和焦炭颗粒与基体炭之间独特的界面结构模型。研究还表明:复合材料中明显存在着基体相和颗粒相。基体相的显微结构不仅呈层片状,而且层片状的结构好像数层桔子皮,将颗粒相包裹起来,这种"桔皮包裹"式的结构与炭纤维表面的POG结构基本相似。

高速轮轨瞬态滚动接触行为的研究

该研究建立了三维瞬态滚动接触有限元模型,用于求解速度高至500 km/h的轮轨瞬态滚动接触行为。该模型考虑了轮轨的真实几何形状,可引入任意接触面不平顺、黏着系数(或摩擦系数)沿钢轨纵向的波动及相对滑移速度对黏着系数的影响,并可考虑材料的非线性行为。不同的切向接触载荷,即不同运动状态下的车轮所承受的驱动或制动力,由施加于车轴的随时间变化的扭矩来控制。模型采用显式有限元方法,其条件稳定特性决定了计算时间步长需取值极小,这使得该模型适合于时域内求解轮轨高速滚动过程中的高频动态或瞬态现象,如分析轮轨接触表面短波长缺陷处(钢轨焊接接头、波浪形磨损和车轮扁疤等)的轮轨瞬态冲击响应。另外,模型中充分考虑了车辆转向架和轨道子系统的主要部件,数值重现了三维轮对的真实滚动行为,因此车辆—轨道的耦合作用、与高速滚动相关的自旋、陀螺仪效应等因素均包含于模型之中。过去一年多,应用上述三维高速瞬态滚动接触有限元模型进行了一系列研究。不同速度的模拟结果发现,500 km/h以下速度对光滑接触表面上压力分布的影响可以忽略,而相应的应变率随速度增加而增加。针对很多国家出现的钢轨表面塌陷现象,即钢轨接触带内出现的具有两瓣特征且第二瓣更大的局部滚动接触疲劳损伤,也进行模拟研究,结果显示其发生应该与轨下胶垫的刚度有很大关系。车轮滚过钢轨短波波磨的瞬态接触结果显示,轮轨接触力在波磨段呈现出明显的波动,且当波深足够深时,接触状态会在滚滑—滑动—滚滑间反复震荡,从而导致V-M应力与摩擦功的波动。跟传统的基于多体动力学的车辆—轨道耦合动力学结果相比,发现传统模型夸大了轮轨间的接触刚度。另外,随相对滑动速度变化的摩擦力模型被发现对轮轨间的切向滚动接触具有重要的影响。

基于语音谐波结构的鲁棒特征参数及其在说话人识别中的应用

通过对纯净语音及含噪语音短时谱的分析比较,提出了一种基于基音频率及其谐波结构的新的语音特征参数。实验表明,与传统的倒谱特征相比,新特征对加性白噪声相对较不敏感,在闭集文本无关说话人识别中,新特征可以在加性白高斯噪声环境下提高系统的说话人识别率。

基于线性预测和小波变换的语音基音周期检测新算法

将小波变换与语音信号短时线性预测（LPC）及自相关函数相结合，得出了清、浊音判决及基音周期检测的新算法，实验结果表明该算法性能良好．

语音信号基音检测的现状及展望

基音检测是语音处理中的一个非常重要的问题,但由于影响基音检测的因素众多,使得基音周期的准确估计非常困难。文中阐述了短时自相关函数法、短时平均幅度差函数法、倒谱法、小波变换法等几种经典的基音检测方法,分析它们各自的优点及存在的不足,并在预处理、后处理、语音信号的产生模型、语音信号的个性特征、发音时的情感及力度等基音检测的各个环节上提出了一些看法,并就一些可能出现的突破口做了一些展望。

基于短时能量的循环AMDF基音检测算法

在语音识别优化问题的研究中,基音周期是语音信号的重要特征参数,准确提取十分困难。传统自相关函数(ACF)、平均幅度差函数(AMDF)等基音检测算法在基音周期提取中容易出现估计结果减半或者加倍的情况,导致检测结果准确率降低。针对上述问题,提出了短时平均能量和循环平均幅度差函数(CAMDF)相结合的基音周期检测方法。实验结果表明,改进方法在有效分离清浊音的基础上,加强了浊音基音周期所处采样点的谷值特性,减少了估计结果的半倍频错误,提高了基音周期估计精度,性能优于传统算法。